基于深度學習的高中生物學概念教學策略

周靜

摘 要：文章基于對學生深度學習特點的把握，探討分析了立足于生物學學科核心素養的要求，在高中生物學概念教學中應用情境教學法、問題導學法與任務驅動法，促使學生實現深度學習。旨在通過對學生生物學概念建構方式與學習方式的合理革新與科學優化，切實提升學生學習質量，幫助學生樹立正確的生命觀。

關鍵詞：深度學習；高中生物；概念教學；核心素養

生物學概念泛指生物學學科中的重要理論知識，主要包含生物學原理、生物學規律、生物學模型，以及能夠解釋生物學相關事件及現象的思想方法等。在學科核心素養視域下的高中生物學課程教學中，生物學概念的學習直接影響著學生正確生命觀念的形成與科學思維能力的進階。因此，可將生物學概念的建構喻為推動學生生物學科核心素養發展的基石。基于這一認識，文章以促進學生深度學習生物學概念為目的，結合典型課例對行之有效的生物學課程教學策略展開分析。

一、創設多元概念教學情境，激活原有認知，增強學習動機

深度學習是相對淺表學習所提出的現代學習理念，可從學習狀態與方式兩個層面上對其進行精準定義[1]。從學習狀態上來看，深度學習是更加關注與重視學生對學習活動的高度參與和全面投入的學習理論；從學習方式上來看，深度學習是學生主動學習、自主探究與終身學習的集中表現。因此，在核心素養視域下的高中生物學概念教學中，促使學生真正實現深度學習，教師要充分意識到激發學生學習興趣、學習動機與學生深度學習發生的必要性與關鍵性。

但是，由于生物學概念多源于對現實世界中生命現象、生物活動規律和相互關系及特性的抽象，相較于生物探究、生物實驗與綜合實踐具有較強的抽象性、理論性與單調性，這就使得絕大多數的高中生在學習生物學概念、建構生物學理論知識的過程中往往會存在較大的困難，這不僅嚴重制約著學生有意義學習、深度學習的實現，也會給教師貫徹落實培養學生學科核心素養帶來較大障礙。對此，教師在具體的課程教學實踐中，可積極運用與開發情境教學法在活躍學生學習情緒、調整學生學習狀態、豐富學生學習體驗等方面的獨特優勢，通過為學生創設多元多彩生物學概念教學情境的方式來降低生物學概念的枯燥性與乏味性，達到激活學生原有認知經驗，喚起學生學習動機，提高學生自主學習的高效教學效果。

例如，在人教版高中生物必修1《分子與細胞》的《細胞是生命活動的基本單位》一課教學中，引導學生建構與生命系統結構層次、細胞學說內容和發展有關的生物學概念時，教師可以培養學生生物學習興趣、喚起學生生物學習動機為出發點，為學生創設生活議題式、科學史話式與活動體驗式的教學情境。

首先，在課程導入環節中，教師可利用多媒體電教設備為學生播放一小段“熊貓頻道”的視頻內容，以其中憨態可掬的國寶大熊貓吸引學生的注意力，調動學生的視聽感官，提高學生的課堂參與度和投入度。在學生的目光被導學視頻充分吸引后，從中抽象出與學生現實生活密切相關的教學話題“竹子是大熊貓最喜歡的食物，在紀錄片與動物園中，也常能看到大熊貓津津有味地啃食竹子。雖然熊貓與竹子形態迥異，但根據生物學經驗可知，二者生命活動的基本單位均是細胞，你們是否可以提供證據證實這一科學事實？”以此活躍學生的思維，驅動學生類比推理已有的生物學知識，圍繞熊貓與竹子的共性展開探討交流活動，完成對本課題的有效揭示，即細胞學說揭示了動植物有著共同的結構基礎，闡明了生物界的統一性。

其次，在課中教學環節，教師可將教材中“細胞學說建立的過程”相關知識點制作成時長在6—8分鐘的微課視頻，讓學生以觀看視頻的方式了解認識科學家收集科學證據證明動植物由細胞構成這一結論的過程與細胞學說的發展建立過程，實現對本課理論知識的有效吸收與充分內化。在這一基礎上，教師可從上述科學史話情境中抽象出有益于擴大學生思維張力的探討問題，如施萊登與施旺僅是觀察了部分動植物的組織便得出了“所有動植物均是由細胞構成的”結論，這一結論是否可信？這對后人研究生物學有何意義？通過認識了解細胞學說的建立過程，可以把握科學發現具有哪些特點？根據“所有細胞都源于先前存在的細胞”，是否說明人體內每個細胞都有漫長的進化史？恩格斯將細胞學說、能量轉化與守恒定律、達爾文進化論并列為19世紀自然科學的三大發現，結合自身對細胞學說建立過程的認知感受，分析細胞學說的地位與意義為何如此重要等，讓學生在課堂中主動表達自身的學習心得，以及對細胞學說的見解認識。在促進學生思維碰撞與觀點交互的同時，讓學生自主完成對本課核心生物學概念“細胞學說揭示了動物和植物的統一性，闡明了生物界的統一性”的建構。

最后，在課尾探究環節中，教師可遵循“組間同質，組內異質”的分組原則劃分學習小組，并指導各個學習小組圍繞“細胞是基本的生命系統”這一課題，展開繪制生命系統結構層次模式圖的探究活動，并在各組學生遷移運用已知完成模式圖的繪制設計后，以鞏固夯實學生所學生物學概念及理論知識為切入點，為學生布置如下“少而精”的隨堂練習問題：

【問題一】觀察人體皮膚縱切局部圖與迎春葉橫切局部圖，盡可能地寫出熟知的細胞名稱及對應的功能；以表格的形式歸納梳理二者的異同；從細胞學說的角度解釋人們將人體皮膚與迎春葉稱為“器官”的原因。

【問題二】下列說法中與細胞學說不符的是（）

A.動植物體有共同的結構基礎

B.已存在的細胞可以分裂產生新細胞

C.人體中每個細胞都能夠獨立完成各項生命活動

D.動物與植物均是由細胞構成的，這是生物界統一性的體現

在深度學習視域下的高中生物學概念教學中，以此方式運用情境教學法展開教學設計，不但能夠讓學生的生物學概念學習動機與學習興趣在多元教學情境的催化作用下得到激勵，學生在圍繞各個教學情境所反饋的主題與課題展開思考、分析與探究等綜合性學習活動時，其學習的主體地位與主觀能動性也會因此而得到充分彰顯和發揮，對應地，學生深度學習實現的可能性自然也會加大[2]。

二、設置核心概念教學問題，促進質疑批判，催動認知遷移

在理解認知的基礎上，通過質疑批判、類比推理、歸納概括的高級思維活動建立新舊知識關聯，是高中生在生物學課程學習中實現深度學習的重要認知表征[3]。區別于化學、物理等理科性質較突出的自然科學學科，生物學雖隸屬自然科學領域，但其所涉及的范圍與涵蓋的領域卻更為多元豐富與錯綜復雜，這就使得大部分高中生在學習生物學概念、建構生物學概念體系的過程中，常會因缺乏對學科邏輯主線的清晰把握與有效梳理而存在較為明顯的生物學學習難點。

基于這一認識，教師在核心素養視域下以促進學生實現深度學習為目的展開教學時，便可有效利用問題導學法對學生思維定式問題的解決和慣性思考方式的突破起到積極的作用，通過向學生提出指向生物學概念合理建構、生物學學習思路厘清的核心教學問題的方式，促進學生對新知與舊知的質疑批判和遷移類比，使其在問題的啟發下逐步形成能夠基于生物學事實與證據進行歸納概括、演繹推理、審視論證的思維習慣與思考方式，進而在找尋新舊知識關聯的過程中，建構起更為完善系統與綜合全面的生物學概念知識網絡。

例如，在人教版高中生物必修1《分子與細胞》中《細胞核的結構和功能》一課的教學中，教師就可在明確本課的核心生物學概念為“細胞核由核膜、染色質、核仁等結構組成；細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心”后，依據高中生的認知特點與思維習慣為學生設置如下指向生物學概念有效建構的核心教學問題：

【核心教學問題一】在中學生物中，根據“克隆羊多莉”的故事，得到了遺傳信息存在細胞核中，細胞核控制著生物的發育和遺傳的科學事實。那么是否可將細胞核的功能簡單概述為能夠控制細胞的遺傳？

【核心教學問題二】有人將細胞核比作細胞的“大腦”和“控制中心”，遷移運用繪制動植物細胞模式圖的經驗方法，分別繪制出動植物細胞的細胞核結構模式圖，能否根據圖例解釋細胞核為細胞“控制中心”的原因？

【核心教學問題三】在同一生物體中，所有細胞的遺傳信息都是一致的嗎？如果一致，為什么生物體中各種細胞的形態、結構與功能各不相同？

【核心教學問題四】從克隆羊多莉、克隆牛委委與克隆猴中中、華華的實例來看，無論是從技術還是從原理的角度，克隆人都是可以成為現實的，但為什么在現今社會中國家與科學家都堅決反對克隆人？結合本課所學知識內容說說你們對克隆人的見解。

如此一來，學生便會在上述核心教學問題的催動與啟發下，自發主動地從原有生物學認知出發，對細胞核的結構與功能展開多元探究與質疑批判。在分析思考【核心教學問題一】時，學生能夠通過舉出多個生物學實驗案例與相關科學探究資料的方式，把握到細胞核的功能并非只是控制細胞的遺傳，還控制著細胞的代謝；在解決處理【核心教學問題二】中，學生則能夠立足細胞核功能與結構的密切聯系，通過繪制動植物細胞核模式圖，解構分析細胞核中核膜、核仁、染色質的作用對細胞核控制細胞代謝的功能形成深刻認知，形成完善的生物學概念，對細胞核的功能做出全面闡述；在探究研討【核心教學問題三】時，學生便能夠對“細胞既是生命體結構的基本單位，也是生物體代謝和遺傳的基本單位”這一科學事實形成高度認同，樹立起正確的結構和功能觀；而在圍繞【核心教學問題四】對“克隆人”這一議題展開多元探討與創意表達時，學生則會主動建立起科學·社會·倫理的關聯，得到社會責任意識的增強[4]。

三、布置有效概念教學任務，強調合作探究，促成學以致用

《普通高中生物學課程標準》（2017年版2020年修訂）在“課程理念”中指出，高中生物學課程要高度關注學生學習過程的實踐經歷，讓學生通過探究性學習活動或完成工程學任務，學會用科學的觀點、知識、思路與方法探討解決現實生活中的某些問題。這與深度學習理念所強調的學以致用、知行合一有著異曲同工之妙[5]。

鑒于此，教師在深度學習視域下，引導學生建構生物學概念、學習生物學理論知識時，便可主動融合生活教育思想，將生物學概念運用與實踐的教學內容編織到生物學學習任務之中，讓學生在有效學習任務的驅動與促進下，自覺主動地以“自主、合作、探究”的學習方式展開科學實踐活動與科學探究活動，在處理解決客觀存在的現實問題時，自然完成對生物學概念的升華提煉與學以致用。

例如，在人教版高中生物必修2《遺傳與進化》中《人類遺傳病》一課的概念教學中，教師可在學生通過情境教學、問題導學充分掌握人類遺傳病是因遺傳物質改變而引起的人類疾病、認識幾種常見人類遺傳病類型和監測預防人類遺傳病的方法后，從學生真實的社會生活入手，為學生設置如下學習任務：

【任務一】小組合作，調查每個小組成員家庭中的遺傳病情況，利用“某種遺傳病的發病率=某種遺傳病的患者數/某種遺傳病的被調查人數×

100%”公式，計算每一種遺傳病的發病率。

【任務二】查閱資料，利用瀏覽器的搜索引擎在網絡上查閱與新生兒遺傳病有關的資料信息，如唐氏綜合征、常見白化病、唇腭裂等，結合所整理到的資料說明產前診斷的現實意義與社會價值。

【任務三】聯結職業。遺傳咨詢師是能夠幫助咨詢者深入了解基因、遺傳疾病等相關問題的職業。從就業單位、主要工作、學歷要求、工作意義與所具備的素質能力等多個角度上了解與遺傳咨詢師、基因檢測有關的信息內容，并將自己代入到遺傳咨詢師的角色之中，對關愛遺傳病患者的有效做法進行論述說明。

在以小組合作的學習方式推進上述幾項學習任務的過程中，學生不僅能夠對導致人類遺傳病產生的緣由、預防監測人類遺傳病的必要性與現實意義形成較為深刻的認識把握，其在從社會與生活實際層面上分析探討各類與人類遺傳病有關的實際話題時，科學應用意識與創新創造能力也會得到相應強化，在舉一反三、觸類旁通中有序地從表面學習過渡到深度學習和有意義學習。

結束語

在深度學習視域下的高中生物學概念教學中，教師可在充分把握學生深度學習特征的基礎上，以激勵學生生物學概念學習動機、促使學生展開高認知生物學概念學習活動、推動學生創新應用生物學概念解決相關問題為基本育人導向，將情境教學法、問題導學法與任務驅動法等教學策略融入學生的生物學概念建構過程之中，在有效變革高中生生物學習方式、調整學生生物學學習狀態的同時，助推學生生物學習效率的提高與生物核心素養的提升。

參考文獻

[1]杜軍.基于深度學習的高中生物概念教學有效性策略分析[J].高考，2022（36）：21-23.

[2]曾年俊.深度學習視域下高中生物教學實踐探討[J].高考，2022（35）：129-131.

[3]陶欣.基于概念教學的“細胞呼吸的原理和應用”教學設計[J].中學生物學，2022，38（11）：37-40.

[4]黃嵐.深度學習視域下的高中生物重要概念教學實踐研究：以遺傳學概念為例[J].高考，2022（19）：141-144.

[5]丘城鋒.深度學習下的高中生物概念教學：以“基因頻率”為例[J].中學生物學，2019，35（10）：30-31，42.